基因測序計劃知多少

文／張佳欣

2008年1月開始的國際千人基因組計劃（1KGP）是一項旨在建立迄今為止最詳細(xì)的人類遺傳變異目錄的國際研究工作，其收集了來自四個不同洲的數(shù)千人的遺傳多樣性基因組序列，可幫助解決與疾病相關(guān)的遺傳變異。

2010年，該計劃試驗階段已完成，取得豐碩成果。第一是獲得了迄今最詳盡的人類基因多態(tài)性圖譜，第二是探索出了研究基因多態(tài)性的新技術(shù)手段。2012年，該計劃完成1092個基因組的測序。2015年，《自然》雜志的兩篇論文報告了該項計劃的完成情況以及未來研究方向。

通過概述所有人類遺傳變異，該計劃將為生物科學(xué)的所有領(lǐng)域，特別是遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥理學(xué)、生物化學(xué)和生物信息學(xué)等學(xué)科提供有價值的工具。

科學(xué)家們計劃在接下來的3年內(nèi)使用新開發(fā)的更快、更便宜的技術(shù)，對來自多個不同種族的至少1000名匿名參與者的基因組進(jìn)行測序。

萬種脊椎動物基因組計劃（VGP）

大約十年前，科學(xué)家們開始開發(fā)新的技術(shù)來產(chǎn)生更長的序列讀數(shù)，填補(bǔ)人類和其他物種基因組的空白。其中一項倡議是由美國霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所（HHMI）研究員埃里?！べZ維斯領(lǐng)導(dǎo)的萬種脊椎動物基因組計劃（VGP），旨在生成71657種現(xiàn)存脊椎動物物種的近乎無錯誤的參考基因組組合，并使用這些基因組來解決生物學(xué)、疾病和生物多樣性保護(hù)中的基本問題。

研究人員在2021年4月28日出版的《自然》雜志上宣布，該計劃為25種動物制作了第一個幾乎沒有錯誤和近乎完整的參考基因組。這些物種包括第一批瀕危脊椎動物的高質(zhì)量基因組，例如大馬蹄蝠、加拿大猞猁、鴨嘴獸和鸮鸚鵡等。

科學(xué)家們正利用VGP的新數(shù)據(jù)研究使蝙蝠對新冠肺炎免疫的基因，并對基礎(chǔ)科學(xué)中長期存在的慣例提出了質(zhì)疑，例如在人類、鳥類、爬行動物和魚類中發(fā)現(xiàn)的催產(chǎn)素及其受體之間是否存在顯著差異。

該計劃下一步將對所有1000個脊椎動物屬進(jìn)行測序，然后是所有10000個脊椎動物科，最后是每一個脊椎動物物種。

人類泛基因組參考聯(lián)盟（HPRC）

人類參考基因組是人類遺傳學(xué)中使用最廣泛的資源。其目前的結(jié)構(gòu)是來自20多個人的合并單倍型的線性組合，單個個體構(gòu)成了大部分序列。它并不代表全球人類基因組變異，存在一定偏差和錯誤。因此，需要一份具有全球代表性的高質(zhì)量的參考基因組，包括單核苷酸變體、結(jié)構(gòu)變體和功能元件等常見變體。

人類泛基因組參考聯(lián)盟（HPRC）的目標(biāo)是為代表95%以上人類遺傳多樣性的350人或更多人創(chuàng)建一個更高質(zhì)量、近乎完整和近乎無錯誤的基因組，以圖形為基礎(chǔ)，以端粒到端粒的方式表示全球基因組多樣性。端粒到端粒聯(lián)盟（T2T）現(xiàn)已加入該聯(lián)盟。

該聯(lián)盟利用技術(shù)創(chuàng)新、研究設(shè)計和全球合作伙伴關(guān)系，構(gòu)建盡可能高質(zhì)量的人類基因組參考。其目標(biāo)是改進(jìn)數(shù)據(jù)表示和簡化分析，以實現(xiàn)完整二倍體基因組的常規(guī)組裝。隨著對倫理框架的關(guān)注，HPRC將包含對全球基因組變異的更準(zhǔn)確和多樣化的表示，改善跨人群的基因與疾病關(guān)聯(lián)研究，將基因組研究的范圍擴(kuò)大到基因組中最重復(fù)和最多態(tài)的區(qū)域，并作為未來生物醫(yī)學(xué)研究和精確醫(yī)學(xué)的最終遺傳資源。

（文章來源：《科技日報》）